正天龍雅居的樁基礎(chǔ)及地下室底板設(shè)計(jì)概述

吳俊宏

深圳市中建西南院設(shè)計(jì)顧問有限公司 廣東 深圳 518000

1 工程概況

本工程位于深圳市，地下2層，地上主體14層，建筑物總高51.3m。抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本加速度為0.01g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。抗震設(shè)防類別為丙類，結(jié)構(gòu)體系為現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震等級為三級。本工程±0.000為黃海高程8.000m。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級為乙級。

2 地質(zhì)情況

本場地工程地質(zhì)條件為中等復(fù)雜類型，場地土類型為中硬土，場地類別為Ⅱ類，待征周期為0.35秒。水質(zhì)結(jié)果分析判定：地下水對各種水泥拌制的混凝土均無侵蝕性。抗浮設(shè)計(jì)水位為：6.200米(絕對高程)。本工程在場地西部有一條北東～南西方向延伸的壓扭性斷裂，斜穿場地屬地域性東北向構(gòu)造的次級構(gòu)造，該斷裂后期未發(fā)現(xiàn)活動痕跡，屬穩(wěn)定性斷裂。在樁基礎(chǔ)施工時應(yīng)穿過該斷裂層的軟弱巖體，使樁端置于完整的巖體上。地質(zhì)報(bào)告建議：根據(jù)場地工程地質(zhì)條件和擬建建筑物特性，宜采用鉆孔樁或沖樁為宜，并選擇微風(fēng)化基巖作樁端持力層。

3 整體抗浮驗(yàn)算

本工程有兩層地下室，地下室底板面相對標(biāo)高為-9.450m，絕對標(biāo)高為-1.450m，埋置較深。

3.1 抗浮水頭計(jì)算

依據(jù)地質(zhì)報(bào)告，本工程抗浮設(shè)計(jì)水位取6.200米(絕對高程)，考慮地下室底板厚為500mm，水頭高度6.2-(-1.45)+0.5=8.15m。水浮力=1.05x水頭x水容重=1.05x8.15x10=85.6KN/m2。無上部結(jié)構(gòu)的地下室范圍均須進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)。

3.2 抗浮力計(jì)算

一般情況下先考慮采用（結(jié)構(gòu)自重+配重）抗浮，如不能滿足抗浮要求，再結(jié)合采用抗拔錨桿抗浮或抗拔樁抗浮。本工程主樓外地下室頂板覆土厚700mm，但考慮到施工誤差和土容重誤差等因素影響，所以僅取400mm厚的土，容重取18KN/m2用于抗浮。結(jié)構(gòu)自重考慮：混凝土結(jié)構(gòu)梁、板、柱、墻、地下室底板（容重均取25KN/m3）＋地下室底板100mm厚水泥砂漿面層（容重取20KN/m3）＋負(fù)一層樓面100mm厚水泥砂漿面層（容重取20KN/m3）＋標(biāo)準(zhǔn)層墻體(容重按實(shí)際取值)＋地下室外墻外挑底板1000mm及其上部土壓力。地下室外墻外挑底板及其上部土壓力=抗浮設(shè)計(jì)水位以上土厚×土容重＋（地下室底板面標(biāo)高-抗浮設(shè)計(jì)水位）×土有效容重+底板自重=（1.05×18＋7.65×8＋24×0.5）/1.05=87KN/m2。

詳見下面的水頭和地下室外挑板抗浮荷載計(jì)算圖。

裙房和地下室的墻體考慮到以后可能會改造，所以不考慮用于抗浮。活荷載不能用于抗浮。

3.3 用PKPM進(jìn)行抗浮驗(yàn)算

驗(yàn)算廣東省《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]，第5.2.1條地下室整體抗浮穩(wěn)定驗(yàn)算應(yīng)滿足公式：1.0恒-1.05×（水浮力）≥1.0。

地下室底板按第一模型標(biāo)準(zhǔn)層，層高為500輸入PKPMCAD結(jié)構(gòu)建模中。水浮力以負(fù)值板恒荷載（-85.6KN/m2），輸入底板標(biāo)準(zhǔn)層中；地下室外墻外挑底板及其上部土壓力87KN/m2，按梁恒荷載輸入到地下室外墻中（為了便于導(dǎo)荷地下室底板標(biāo)準(zhǔn)層的地下室外墻按梁輸入）。其他抗浮恒荷載按上面3.2款輸入PKPM模型中，板自重按自動計(jì)算。然后進(jìn)到SATWE分析模塊，點(diǎn)擊豎向?qū)Ш蓤D標(biāo)，僅僅導(dǎo)恒荷載，其他荷載不勾選。

導(dǎo)荷結(jié)果顯示主樓部分豎向恒荷載為正值，滿足廣東省《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]，第5.2.1條公式，無須抗浮；無上部結(jié)構(gòu)地下室部分豎向恒荷載為負(fù)值，需要增加抗浮措施。根據(jù)本場地地質(zhì)情況巖層埋深比較大，不宜用抗拔錨桿，宜采用壓拔樁抗浮[2]。

4 樁基承臺設(shè)計(jì)

選擇微風(fēng)化基巖作樁端持力層，采用鉆（沖）孔灌注嵌巖樁，主樓部分只考慮樁抗壓力，無上部結(jié)構(gòu)地下室部分考慮樁抗壓同時抗拔。微風(fēng)化基巖持力層巖面標(biāo)高變化較大，從-22m到-42m，大多標(biāo)高為-35m～-42m左右，樁長較長，考慮施工質(zhì)量的保證，所以最小樁徑取1m。

單樁抗壓抗拔承載力的確定。

4.1 單樁豎向承載力特征值

（1）根據(jù)地質(zhì)報(bào)告計(jì)算單樁豎向承載力特征值。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告巖土層的樁基標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)建議值表，樁周摩阻力特征值不大，而微風(fēng)化基巖樁端持力層端阻力特征值為8000KPa。僅考樁端阻力就能滿足無上部結(jié)構(gòu)地下室的豎向承載力。

即單樁豎向承載力特征值Ra=Rpa-GP=3.14×8000-(樁自重)(kN)。

（2）樁身承載力設(shè)計(jì)值計(jì)算的單樁承載力特征值。根據(jù)廣東省《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]第10.2.8條，按樁身承載力設(shè)計(jì)值計(jì)算的單樁承載力特征值Raa=ψc*fc*Ap/1.35(kN)，ψc為工作條件系數(shù)取0.7，fc樁身混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，Ap為樁身橫截面面積，1.35是基本組合設(shè)計(jì)值的分項(xiàng)系數(shù)。

比較Ra、Raa，取大值作為最終的單樁豎向承載力特征值。

4.2 單樁豎向抗拔承載力特征值

（1）根據(jù)地質(zhì)報(bào)告計(jì)算單樁豎向抗拔承載力特征值。巖土層自下而下的排列：粗砂（松散）、高嶺土化礫質(zhì)黏性土（軟～可塑）、高嶺土化礫質(zhì)黏性土（可～硬塑）、粗粒花崗巖（強(qiáng)風(fēng)化）、花崗巖（中風(fēng)化）、花崗巖（微風(fēng)化）。經(jīng)分析粗砂（松散）、高嶺土化礫質(zhì)黏性土（軟～可塑）土層較薄且摩阻力特征值較小，不能用于抗拔計(jì)算。高嶺土化礫質(zhì)黏性土（可～硬塑）土層較厚，摩阻力特征值25KPa，可用于抗拔計(jì)算。花崗巖（強(qiáng)風(fēng)化）、花崗巖（中風(fēng)化）土層很（較）薄，按摩阻力特征值25KPa，歸與高嶺土化礫質(zhì)黏性土（可～硬塑）土層一起用于抗拔計(jì)算。花崗巖（微風(fēng)化）為抗拔主要巖層。

取摩阻力土層厚度最不利的地質(zhì)勘探孔進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)廣東省《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]第10.2.11條，第2款，單樁豎向抗拔承載力特征值公式

Rta=Up∑λiqsiaLi+Go

式中，Up為樁周長；λi為抗拔摩阻力折減系數(shù)，考慮到施工過程的泥皮效應(yīng)會減低摩阻力，與審圖公司溝通后采用較低值0.4；qsia為樁側(cè)土摩阻力特征值，高嶺土化礫質(zhì)黏性土（可～硬塑）、花崗巖（強(qiáng)風(fēng)化）、花崗巖（中風(fēng)化）層采用摩阻力特征值25KPa；花崗巖（微風(fēng)化）層參考本規(guī)范”進(jìn)入中、微風(fēng)化巖層部分摩阻力參照表11.2.1“水泥漿、水泥砂漿或細(xì)石混凝土與巖石間的黏結(jié)強(qiáng)度特征值“取值”取400Kpa；Go為樁自重，考慮作為富余量，不參與計(jì)算[3]。

（2）抗拔樁的配筋量的確定。根據(jù)廣東省《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]第10.2.11條，第3款，單樁抗技承載力特征值應(yīng)滿足樁身截面抗拔拉承載力的要求，公式：Rta=Asfyk/K，fyk為鋼筋屈服強(qiáng)度標(biāo)注值；K為安全系數(shù)，取2；As為樁的配筋面積，由公式算出后，用混凝土規(guī)范的相關(guān)公式驗(yàn)算裂縫，保護(hù)層取40mm，最大裂縫控制為0.2mm。

4.3 樁基承臺布置及計(jì)算

在滿足樁間距要的前提下，盡可能地沿墻下布置樁，使上部結(jié)構(gòu)的豎向力直接地傳至樁頂，從而減少或避免樁對承臺、上部豎向構(gòu)件對承臺的沖切，并減少承臺受剪、受彎產(chǎn)生的內(nèi)力，承臺的厚度和配筋可以得到很好控制。

用PKPM的JCCAD生成“標(biāo)準(zhǔn)組合：最大軸力簡圖”，根據(jù)此柱底軸力初步布置樁基承臺。因?yàn)榛鶚兜氖芰Σ灰欢ㄊ怯勺畲筝S控制，所以要把樁基承臺輸入JCCAD，用板元法驗(yàn)算是否滿足要求。調(diào)整承臺的厚度，使其配筋為最小配筋率0.2%，或接近0.2%。

5 地下室底板設(shè)計(jì)

地下室底板為防水板，受水浮力和底板面恒荷活荷以及自重。考查地下底板下的土層為高嶺土化礫質(zhì)黏性土層，地基承載力特征值fak≥160kPa，完全可承擔(dān)底板面恒荷活荷以及其自重，所以只考慮水浮力對底板產(chǎn)生的內(nèi)力作用。

用虛梁圍住承臺邊，把承臺當(dāng)成厚板輸入PKPMCAD模型，水浮力按負(fù)值板恒荷輸入，然后采用SLABCAD計(jì)算底板配筋。

這樣承臺受水浮的影響被考慮了。缺陷是水浮力對承臺作用時，樁的作用被忽略了，比較保守[4]。

6 結(jié)束語

做帶地下室的高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：

（1）應(yīng)認(rèn)真仔細(xì)地分析地質(zhì)報(bào)告，那些土層可以用于受力，那些土層不能用于受力，并結(jié)合本工程的特點(diǎn)確定基礎(chǔ)類型，充分利用條件，例如地下室底的豎向荷載由地基承擔(dān)，而不是由樁承擔(dān)。

（2）應(yīng)熟練應(yīng)用手中軟件工具，并熟練掌握設(shè)計(jì)流程和相關(guān)概念公式的應(yīng)用。

（3）重視抗浮分析設(shè)計(jì)，確保抗浮安全穩(wěn)定。